[发明专利]一种用改性锂离子电池负极材料制备电极片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，具体为一种用改性锂离子电池 负极材料Li₄Ti₅O₁₂制备电极片的方法，能够显著提高可充电二次锂离子电池的 大电流充放电容量和循环性。

背景技术

锂离子二次电池以其高电压、高容量、高循环性能和高能量密度等优异特 性备受人们青睐，被称为21世纪的主导电源。为了更好的满足动力电池的发展 需求，高性能、低成本的新型正、负极材料的研究是锂离子二次电池发展的关 键。

目前锂离子电池的负极材料多采用各种嵌锂碳材料，但碳材料作为锂离子 负极材料仍存在一些缺点：首次充放电效率低；与电解液发生作用；存在明显 的电压滞后现象；碳材料的制备方法比较复杂。与锂离子电池中的碳负极相比， 虽然合金类负极材料一般具有较高的比容量，但锂的反复嵌脱导致合金类电极 在充放电过程中的体积变化较大，逐渐粉化失效，因而循环性能较差。因此， 寻找廉价易制备，循环性能好、安全可靠和具有优良电化学性能的负极材料是 很有意义的研究方向。

尖晶石型钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)作为锂离子电池负极材料具有明显的优势：是 一种无应力插入材料，在充放电过程中不发生结构改变，循环性能好；有很好 的充放电平台；理论比容量为175mAh/g，实际比容量可达165mAh/g，并集中在 平台区域；不与电解液反应；价格便宜，容易制备。

目前对尖晶石型钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)的研究主要(1)表面修饰：包括用贵 金属Ag或其他氧化物(Cu_xO)与Li₄Ti₅O₁₂进行复合；裂解含碳聚合物对其进行 碳包覆或者碳作为第二相引入提高其导电性；(2)掺杂提高材料的电子导电率； (3)制备纳米粒子Li₄Ti₅O₁₂，以缩短锂粒子的扩散距离及增加活性材料与电解 液的接触面积。但是从目前的研究成果来看，都存在充放电倍率低，不能适应 大电流动力电池的需求，同时循环性和容量也有缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提出一种用改性锂 离子电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂制备电极片的方法，以提高锂离子电池负极材料 Li₄Ti₅O₁₂的高倍率充放电性能和循环性能。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

将需要改性负极材料Li₄Ti₅O₁₂放入反应容器里，再将反应容器装入反应炉， 通入惰性气体Ar，加热至25-200℃并维持10-20h，通入氟化物(F₂，NF₃，ClF₃等含氟的氟化物)，氟化2-20min，氟化完毕，停止氟化物通入，切断加热装置 电源，待氟化产物冷却到室温后，停止惰性气体Ar通入，取出氟化材料，所得 即为经过氟化处理的锂离子电池负极材料。

将所制备的改性负极材料Li₄Ti₅O₁₂作为电极活性物质，以N-甲基-2-吡 咯烷酮为溶剂，将粘结剂(PVDF)，乙炔黑(或者碳纤维)和改性负极活性材料 Li₄Ti₅O₁₂按质量比2∶(1-3)∶6混合后高速搅拌均匀制成浆料。把浆料均匀地 涂敷于集流体上(铜箔或者泡沫镍)。将湿电极在真空烘箱中于120℃干燥12h， 制成电极片。

本发明的有益效果如下：